冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

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凝固条件对高硅铝合金组织的影响

凝固条件对高硅铝合金组织的影响摘要:过共晶铝硅合金中的硅相晶粒粗大并且有尖锐的棱角,严重的削弱了合金的机械性能,通常采用变质处理工艺来改善这一现象。

目前,很多研究表明硅相变质的机理主要是孪晶凹谷机制,但是变质效果实际上是与凝固条件有关系的,通过改善凝固条件,可以促进变质效果。

本文研究对象为高硅铝硅合金,在加入不同变质剂条件下,研究了不同凝固条件下的组织形态,并使用透射电镜对组织进行了分析。

关键词:过共晶合金孪晶凹谷机制变质凝固条件经过变质处理后的过共晶铝硅合金具有良好的机械性能。

它具有低的热膨胀率和高的耐磨性,广泛的应用于工业。

初晶硅、共晶硅和共晶铝是它的主要组织。

其中硅相对合金的机械性能具有重要的影响,如何改善硅相的形状和细化晶粒是一个重要的研究方向,通常采用变质工艺[1～3]提高合金的机械性能。

但是变质工艺的效果受到凝固条件的影响,深入研究凝固条件对铸造合金组织的影响[4～5]具有重要的意义。

本文分别采用不同的变质剂,研究不同凝固条件对变质效果的影响。

1 实验1.1 变质试验把4个坩埚放入电阻炉中,升温到一定温度,加入高硅铝硅合金,熔化后分别加入变质剂(铜磷合金、Na盐、Sb、稀土合金),保温一段时间。

为了研究凝固条件对组织的影响,控制浇注容器温度从而达到改变合金的凝固条件,采用的金属型腔的温度分别为20 ℃和200 ℃。

将不同变质剂变质下的金属液浇注到金属型腔中,取样进行观察。

2 凝固条件对合金组织的影响2.1 未变质的合金组织由图1可知,图1的(a)中,颗粒细小并且较圆滑,(b)中颗粒粗大并且棱角锋利,在不加入任何变质剂的条件下,冷却速度可以明显的影响到合金的组织形态,加大冷却速度可以细化初晶硅和共晶硅,并且对初晶硅的形态还能够起到局部圆滑的作用。

2.2 铜磷变质的合金组织从图2可知,铜磷合金变质不论冷却速度快慢,初晶硅都比未变质铝硅合金细小且分布均匀,这说明了铜磷合金良好的变质效果。

对比图2中(a)、(b)图我们可以发现,冷却速度对初晶硅的影响是显著的。

过共晶Al-Si合金熔体中初生硅生长特性

第14卷第2期Vol.14No.2中国有色金属学报The Chinese Journal of Nonferrous Metals2004年2月文章编号:10040609(2004)02026205过共晶A-l Si合金熔体中初生硅生长特性¹张蓉1,黄太文2,刘林2(1.西北工业大学应用物理系,西安710072; 2.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072)摘要:利用等温液淬的方法,研究了A-l18%Si过共晶合金熔体中初生硅的生长行为及机制。

结果表明:重熔过程中熔体中未溶解的硅相粒子,在凝固过程中可成为初生硅生长核心,并且未熔颗粒与初生硅形状之间存在明显对应关系;初生硅的生长机制不是惟一的,既可以以孪晶凹角(T PR E)机制生长,还可以以层状机制生长,初生硅最终形状还要取决于溶质传输等动力学环境;随着熔体过热温度的升高,凝固组织中初生硅形状由多边形向星形及树枝状转变。

关键词:初生硅;晶体生长;铝硅合金中图分类号:T G146.2文献标识码:AGrowth behavior of primary silicon inhypereutectic A-l Si alloyZHANG Rong1,HUANG Ta-i w en2,LIU Lin2(1.Department of Applied Physics,Northw estern Polytechnical University,Xi c an710072,China;2.State Key Laboratory of Solidification Processing,Northwestern Polytechnical U niversity,Xi c an710072,China)Abstract:T he process and mechanism of primary silicon g rowth in the A-l Si hyper eutectic melt w er e studied by quench interrupting.T he r esults show that the undissolved silicon particles in the melt become the cor es of primary silicon precip-i tated in solidification and there i s a close relationship between the shape of primary silicon and undissolv ed silicon particles.T he grow th of silicon follo ws not only the twin plane re-entr ant edg e(T PRE)mechanism,but also layer mechanism as w ell.M eanw hile,the shape of pr imar y silicon also relies on kinet ic surroundings,such as the transmitting of solute.A t hig her overheating temperatur e,the shape of primary silicon becomes the star-shape and tree-shape.Key words:pr imar y silicon;crystal growt h;A-l Si alloy过共晶A-l Si合金是一种重要的铸造合金,广泛应用于航空、航天及汽车制造等领域[1]。

Mg-Sn共晶合金的凝固组织演化及晶体生长机理

Mg-Sn共晶合金的凝固组织演化及晶体生长机理唐玲*, 刘文义, 王永善（陕西理工大学材料科学与工程学院，陕西汉中 723003）摘要：采用金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS），研究自由凝固下Mg-Sn共晶合金在不同凝固阶段的组织、相的生长形态及相组成等。

探讨Mg-Sn共晶合金的晶体生长机制以及冷却速度对合金显微组织的影响。

结果表明：Mg-Sn亚共晶合金中的凝固组织为六角蔷薇花状的初生α-Mg相和共晶Mg/Mg2Sn层片组织的混合结构；Mg-Sn过共晶合金中的凝固组织为棱角分明的初生Mg2Sn金属间化合物相和共晶Mg/Mg2Sn层片组织的混合结构；在亚共晶成分范围内，随着Sn含量的增加，初生α-Mg相含量减少，共晶相含量增多；随着冷却速率的提高，合金组织得到了明显的细化；初生α-Mg相为非小平面相，初生Mg2Sn金属间化合物相为小平面相。

关键词：亚共晶；共晶自生复合材料；非小平面相；小平面相doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000149中图分类号：TG146.22 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)05-0050-08Solidification structure evolution and crystal growth mechanismof Mg-Sn eutectic alloyTANG Ling*, LIU Wenyi, WANG Yongshan（School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong723003, Shaanxi，China）Abstract: Optical microscope, X-ray diffractometer, scanning electron microscope and energy dispersive spectrometer were used to study the microstructure, phase growth morphology and phase composition of free solidified Mg-Sn eutectic in-situ composites at different solidification stages.The crystal growth mechanism of Mg-Sn eutectic in-situ composite and the effect of cooling rate on the microstructure of the alloy were investigated.The results show that the solidification structure of Mg-Sn hypoeutectic alloy is hexagonal rose-like primary α-Mg phase and eutectic Mg/Mg2Sn lamellar mixed structure. The solidification structure of Mg-Sn hypereutectic alloy is a mixed structure of angular primary Mg2Sn intermetallic compound phase and eutectic Mg/Mg2Sn lamellar structure.With the increase of Sn content, the quantity of primary α-Mg phase decreased and the content of eutectic phase increased. With the increase of cooling rate, the microstructure of the alloy is obviously refined.The α-Mg primary phase is a non-faceted phase, and the primary Mg2Sn intermetallic compound phase is a faceted phase.Key words: hypoeutectic alloy；eutectic in-situ composites；faceted phase；non-faceted phase镁合金由于轻质高强、阻尼特性好等优良特性，成为极具应用潜能的结构材料。

过共晶Al-18Si合金摩擦磨损机理研究

过共晶Al-18Si合金摩擦磨损机理研究张建壮;王业懿;毛宇新;水丽【摘要】采用熔体过热处理工艺制备Al-18 Si合金试样.通过OM、SEM观察和摩擦磨损性能测试,研究微观组织形貌对Al-18 Si合金摩擦磨损性能的影响.借助于Matlab软件,对摩擦试样表面的磨痕形貌分形维数编写相应的Matlab计算程序.结果显示,随着熔体过热处理温度的升高,过共晶Al-18 Si合金中初晶硅形态和尺寸发生变化;熔体处理温度从800℃、850℃、900℃、950℃逐步升高,摩擦试样表面磨痕形貌的分形维数1.7384、1.6491、1.5934、1.5786逐步下降,Al-18Si合金的摩擦系数随熔体处理温度的升高从0.65下降至0.41;磨痕形貌分形维数变化与Al-18Si合金的摩擦磨损机理密切相关.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】4页(P62-65)【关键词】Al-18Si合金;分形维数;摩擦磨损;【作者】张建壮;王业懿;毛宇新;水丽【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学机械工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学机械工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学机械工程学院,沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TG146.2过共晶铝硅合金因其导热性好、尺寸稳定性高、耐腐蚀性能好及其较高的高温强度等特点，被广泛地应用于航空航天、船舶制造及汽车发动机等工业制造领域[1-2]，此外，由于其具有良好的铸造性能和低热膨胀系数等特点，使其成为缸体、箱体、壳体及框架的用材[3]，其中铝硅合金在发动机活塞方面应用最为多见。

活塞由于长期在高温环境工作，服役条件恶劣，缸套中的环摩擦副的摩擦损失会很大程度上消耗能量，因此对活塞合金的耐磨损性能的研究具有实际应用价值[4]。

罗惠馨等[5]测试了过共晶铝硅合金的抗拉强度，并对其进行摩擦磨损性能试验，来评估其耐磨损性能，发现合金中初晶硅颗粒的形态和轮廓尺寸是影响其性能的关键因素。

冷却速度对过共晶Al_Si合金的初晶Si微细化的影响

冷却速度对过共晶Al-Si 合金的初晶Si 微细化的影响吴树森,涂小林,吴广忠(华中科技大学材料学院,湖北武汉430074)摘要:通过检测过共晶Al-20%Si-1%Cu-0.5%Mg-0.5%Mn 合金在不同变质处理下的组织变化,研究了冷却速度对初晶Si 微细化的影响.结果表明:在5100 /s 的不同冷却速度下,未变质合金的初晶Si 粗大,为50120 m,冷却速度对初晶Si 尺寸的影响较显著;磷变质或双重变质条件下,冷却速度的变化对初晶Si 细化的影响较小.双重变质剂具有同时细化共晶Si 及初晶Si 的作用,使初晶Si 比磷变质更细小,可使初晶Si 小于20 m.关键词:Al-Si 合金;初晶硅;细化;冷却速度中图分类号:TG113.1 文献标识码:A 文章编号:1005 0299(2001)02 0141 05Effect of cooling rate on refining of primarysilicon of hypereutectic Al -Si alloyWU Shu sen,TU Xiao lin,WU Guang zhong(College of Materials Science and Engineering,Huazhong University of Science and T echnology,Wuhan 430074,China)Abstract:In this study the cooling ra tes of different sa mples have been measured,and the microstructure variations have been investigated with an Al-20%Si-1%Cu-0.5%Mg-0.5%Mn alloy under different refining treat ments.The results show that,under different cooling rates in the range of 5 /s to 100 /s,the un modified al loy has very big primary silic on particles in the range of 50 m to 120 m,and the effect of cooling rate on primary silic on size is relatively remarkable.The variation of cooling rate has a rela tively small effect on the refining of pri mary silic on with a phosphorous modification or a dual modifier.The dual modifier can modify eutectic silicon and primary silicon at the sa me time,and makes the primary silicon smaller than phosphorous modification.The primary silic on size can be reduced to less than 20 m with the dual modifier.Key words:Al-Si alloy;primary silicon;refine;cooling rate含Si 量大于或等于16%~26%的过共晶Al-Si 合金,实质上是一种复合良好的自生Si 颗粒增强铝基复合材料,在汽车等行业中具有广泛的用途.但是,用铸造法生产过共晶Al-Si 合金铸件时,容易生成粗大的初晶Si,从而使这种材料的强度很低(金属型铸造时 b 150MPa),而且硬质点的粗大初晶Si 使切削加工性能很差,加工件的表面粗糙度大.收稿日期:2000-12-19.作者简介:吴树森(1961-),男,博士,教授,博士生导师.目前,最常用的初晶Si 细化方法是熔体变质法(如P 等)[1],最新方法是快速凝固法[2,3].浇注前在熔体中加入磷(P)进行变质处理,金属型铸造时初晶Si 的尺寸也在3060 m,一般难以做到小于30 m [1],更难以小于20 m.快速凝固法原理是使Al-Si 合金液滴在104109 /s 的高速冷却下凝固,初晶Si 可细化到2 m 左右,材料强度高达400MPa [3].但这种方法需要急冷凝固设备,且工艺复杂、成本高.因此,研究常规冷却条件下初晶Si 的变化规律对提高材料的性能具有重要意义.综合文献可以发现[47],在常规铸造条件(小于第9卷第2期材料科学与工艺 Vol.9 No.22001年6月MATERI AL SCIENCE &TEC HNOLOGY J un. 2001100 /s)下,冷却速度对初晶Si 细化的研究方面存在以下不足:(1)对常规条件下冷却速度对初晶Si 细化的影响缺乏定量的研究.理论上认为冷却速度大时晶粒细小,但常规条件下冷却速度的变化对初晶Si 的大小是否有显著的影响,缺乏试验数据的说明;(2)现有文献对初晶Si 的大小说法不一,难以互相比较.对过共晶Al-Si 合金的研究中,大多不知道试样的大小,即具体的冷却速度,也难以知道对初晶Si 尺寸的具体测量方法;(3)对冷却速度对变质剂的变质效果的影响缺乏研究.因此,本文将对常规条件下冷却速度对初晶Si 细化的影响进行定量研究,并探讨不同变质剂的作用效果.1 试验材料及方法浇注的金属型试样如图1所示,直径5、10、15、20mm 的试样在同一个金属型上, 40mm 的试样为另一个壁厚6mm 的金属型.各试样的中心放一对镍铬-镍硅热电偶,用一个6通道温度记录仪记录温度变化,记录仪的精度为 0.1 .试样冷却后剖开,观察热电偶附近的金相组织.图1 金属型试样示意图Fig.1 Schematic presen tation of metallic sample moldAl-Si 合金的熔炼及配制在功率为5kW 的电阻坩埚炉内进行,采用10#石墨坩埚,每次熔化2~3kg 炉料.配制合金的目标成分(w (B))为Al-20%Si-1%Cu-0.5%Mg-0.5%Mn,原材料为纯铝锭、结晶硅及纯镁锭,Al -50%Cu 及Al-10%Mn 中间合金锭.熔炼温度为850 ,炉料熔化后在加入变质剂前通氩气进行除气处理,变质处理后静置1020min 后浇注,浇注温度为820.对上述同一化学成分的材料采用三种不同的处理工艺:(1)未变质工艺;(2)加入1%的Cu-13%P 变质剂;(3)加入1%的自制HW 型双重变质剂.初晶Si 尺寸的测量方法是在金相显微镜下,放大200倍,分别选取三个不同的视场,每个视场中测量三个最大的Si 颗粒的尺寸,取其平均值为初晶Si 的尺寸.2 试验结果及分析2.1 冷却速度与过冷度冷却速度的测定结果如图2所示.利用测得的冷却曲线,取0时间点至共晶凝固开始点为止这一段冷却曲线计算实际冷却速度.直径分别为5、10、15、20、40mm,试样的冷却速度分别为87、56、33、22、5.3 /s.结果表明,常规冷却速度都在100 /s 以下.本文中 5mm 的试样与压铸或金属型薄壁铸件的冷却速度相当,而 40m m 试样的冷却与较小壁厚的砂型铸造的冷却速度相当.图2 各试样的冷却曲线Fig.2 Cooling curves of various samples通常,冷却速度越快,过冷度越大,从而使晶体的生长速度越快.根据图2所示的冷却曲线及温度变化,可计算出直径5、10、15、20mm 及40mm 试样的共晶过冷度( T )分别为53、41、34、17.7、11 .试样越小,过冷度越大,共晶凝固温度越低.除 40mm 及 20mm 试样的冷却曲线上可见到初晶凝固的拐点(650 左右)外,其它试样因冷却速度快,曲线上未见到初晶凝固的拐点.试样越小,凝固时间越短. 10mm 试样总凝142 材料科学与工艺第9卷固时间只有5s, 20mm 试样为13s,而 40mm 则延长为80s.利用A356合金的研究表明[8],试样的凝固时间t 与过冷度 T 成反比:t =A ( T)-n ,(1)式中A 与n 为常数.本文的结果也表明过冷度越大,凝固时间越短.2.2 冷却速度对初晶Si 微细化的影响图3为未变质处理的Al-20%Si-1%Cu-0.5%Mg-0.5%Mn 合金的显微组织形貌.由图可知,冷却速度较慢的 40mm 试样(图3(a))、 20mm 试样(图3(b))的初晶Si 都很粗大,在80100 m 左右,而 15mm 、 10mm 、 5mm 试样的初晶Si 明显减小,即冷却速度对未变质的过共晶Al -Si 合金的初晶Si 细化有影响.但在较高冷却速度( 5mm 试样)下初晶Si 仍大于50m.图3 未变质处理的过共晶Al-Si 合金的显微组织(a) 40mm (b) 20mm (c) 10mm (d) 5mm Fig.3 Un modified microstructures of hypereutectic Al-Si alloy图4为P 变质(磷铜变质)的相同成分合金的显微组织形貌.虽然冷却速度不同,但初晶Si 的大小相差不大,即初晶Si 的细化受冷却速度的影响较小.与未经变质处理的图3相比,P 变质使初晶Si 显著细化,初晶Si 的大小在35~45 m 左右. 图5为使用自制HW 型双重变质剂时的合金的显微组织形貌.初晶Si 也被显著细化,且比P变质的初晶Si 的尺寸更小.但是,冷却速度变化时,对初晶Si 细化的影响也较小.除 40m m 试样的初晶Si 稍大一点外,其余都在20~30 m 左右,特别是 5mm 试样的初晶Si 细小均匀,尺寸为18 m 左右.图4 P 变质处理的过共晶Al-Si 合金的显微组织(a) 40mm (b) 20m m (c) 10mm (d) 5mm Fig.4 Microstructures of hypereutectic Al-Si alloy with P modification143 第2期吴树森,等:冷却速度对过共晶Al-Si 合金的初晶Si 微细化的影响图5 双重变质剂处理的过共晶Al-Si 合金的显微组织(a) 40mm (b) 20mm (c) 10mm (d) 5mm Fig.5 Microstructures of hypereutectic Al-Si alloy wi th dual modifier modification将该合金经三种不同处理工艺后的初晶Si 尺寸随冷却速度变化的数据整理成图6所示的曲线由图6可以看出,在变质处理时初晶Si 细化不受冷却速度影响的主要原因是:P 变质或双重变质剂主要是通过在熔液中生成AlP 或其它化合物作为异质核心而使初晶Si 细化的[1],冷却速度的变化并不能增加异质核心的数量,而本文条件下的冷却速度并未大到可以抑制初晶Si 长大的程度,因此并未对初晶Si 细化产生显著影响.但是,在未变质的情况下(图3),由于慢速冷却时(图3(a))初晶Si 非常大,在提高冷却速度的条件,周围晶体的生长可以抑制初晶Si 的进一步长大,从而使初晶Si 细化,但Si 颗粒仍然较大.图6 不同处理时的初晶Si 尺寸(d)随冷却速度(v)的变化Fig.6 Variation of size of primary Si with cooling rate underdifferent treatmen ts2.3 冷却速度对共晶Si 变质的影响比较图3和图4可以发现,未变质合金与P变质合金的共晶Si 的大小相当,共晶Si 呈未变质状态,即P 变质虽然可以细化初晶Si,但对共晶Si 没有变质作用.随着冷却速度的增大(即试样减小),共晶Si 变小,在 5mm 试样中部分共晶Si 已很细小,但部分共晶Si 仍较粗大.观察图5可以发现,在HW 型双重变质剂的作用下,共晶Si 都比较细小,呈变质状态,仅 40mm 试样的稍大,即该变质剂具有同时细化初晶Si 及共晶Si 的双重作用.Al-Si 合金的共晶凝固组织中Si 的相间距(枝晶间距) (mm)与凝固速度R (mm/h)的关系可用下式表示[9]:Al -Si 5.9R =1.5 10-9,(2) Al -Si-Sr 1.6R =1.3 10-2.(3)式(2)为未变质的Al-Si 合金,式(3)为Sr 变质的Al-Si 合金.上式表明凝固速度越大,共晶Si 的相间距越小,即组织越细.通常,冷却速度越大,凝固速度越大,共晶Si 越细小.本文的结果与此相符合.此外,比较式(2)和式(3)可以发现,在相同的凝固速度(冷却速度)下,变质处理的Si 的相间距要比未变质时小很多,即有变质作用时共晶Si 细小.2.4 不同变质剂作用的比较(1)比较图4(b)和图5(b)可以发现,在相同的冷却速度下,P 变质的初晶Si 在35 m 左右,而HW 型变质剂的初晶Si 尺寸约为2025 m,前者比后者大,即HW 型变质剂的变质效果好.HW 型双重变质剂对冷却速度的敏感性也比P 变质剂小,即前者变质更稳定,受断面厚度的影响小.(2)双重变质剂不仅能细化初晶Si,而且能细化共晶Si,而P 变质时共晶Si 仍然比较粗大.144 材料科学与工艺第9卷145第2期吴树森,等:冷却速度对过共晶Al-Si合金的初晶Si微细化的影响。

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

[文章编号]1004-0609(2001)05-0827-07冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响①赵爱民1,毛卫民1,甄子胜1,姜春梅2,钟雪友1(1.北京科技大学铸造研究所,北京100083;2.北京联合大学应用技术学院,北京100101)[摘　要]试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al220%Si和Al230%Si(质量分数,下同)合金的组织和耐磨性。

实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。

随着冷却速度的增加,Al2 20%Si和Al230%Si合金的凝固组织组成、初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化:冷却速度小于0.1K/s的炉冷试样和冷却速度小于1K/s耐火砖型铸造试样的凝固组织由(α+Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由(α+Si)共晶、枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为(103～105)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由(α+Si)共晶、枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状。

而喷射沉积快速凝固Al220%Si和Al230%Si合金的沉积态组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。

随着冷却速度的增加,Al220%Si和Al230%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减小,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。

[关键词]过共晶铝硅合金;冷却速度;凝固组织;耐磨性[中图分类号]TG164.2 [文献标识码]A 过共晶铝硅合金是一种优良的耐磨材料,它具有密度小、热膨胀系数小、热稳定性好、耐磨性高等优点,而且随着合金中硅量的增加,合金的耐磨性提高,密度降低、线膨胀系数减小、热稳定性增加、耐蚀性提高[1]。

在普通铸造条件下,由于冷却速度慢,析出粗大的初生硅,破坏了基体的连续性,显著降低合金的强度、韧性[2]。

冷却条件对金属的影响

冷却条件对金属的影响一、冷却条件的基本概念冷却条件是指金属在加工过程中，从高温状态迅速或不迅速地冷却到室温的条件。

冷却条件对金属的晶体结构、机械性能、塑性、韧性、耐磨性等性能指标产生重要影响。

二、冷却条件对金属晶体结构的影响1.晶粒大小：冷却速度越快，晶粒越细小；冷却速度越慢，晶粒越大。

晶粒大小对金属的机械性能产生重要影响，晶粒越细，金属的强度和硬度越高，但韧性降低。

2.相变：冷却条件会影响金属的相变过程，如马氏体转变、贝氏体转变等。

冷却速度不同，相变产物也不同，从而影响金属的机械性能。

三、冷却条件对金属机械性能的影响1.强度和硬度：冷却速度越快，金属的强度和硬度越高。

这是因为快速冷却使晶粒细小，晶界增多，阻碍了位错的运动，从而提高了强度和硬度。

2.韧性：冷却速度越慢，金属的韧性越好。

慢冷使晶粒长大，晶界减少，位错运动容易，从而提高了韧性。

3.塑性：冷却条件对金属的塑性影响较小，但一般来说，慢冷有利于提高金属的塑性。

四、冷却条件对金属耐磨性的影响冷却条件对金属的耐磨性也有很大影响。

一般来说，快速冷却得到的细晶金属具有更好的耐磨性，因为细晶金属的晶界更多，阻碍了磨损颗粒的侵入。

五、冷却条件的控制与改善1.控制冷却速度：通过控制冷却速度，可以得到不同性能指标的金属材料。

例如，高速冷却可以得到高强度、高硬度的金属材料；慢速冷却被用于提高金属的韧性和塑性。

2.热处理：通过热处理工艺，如退火、正火、淬火等，可以改变金属的冷却条件，从而改善金属的性能。

3.材料选择：选择合适的材料，根据其本身的性能特点，可以更好地适应不同的冷却条件。

综上所述，冷却条件对金属的晶体结构、机械性能、塑性、韧性、耐磨性等性能指标产生重要影响。

了解和掌握冷却条件对金属性能的影响，对于金属材料的加工和应用具有重要意义。

习题及方法：1.习题：冷却速度对晶粒大小有何影响？方法：冷却速度越快，晶粒越细小；冷却速度越慢，晶粒越大。

这是因为快速冷却使晶粒生长时间不足，导致晶粒细小；慢冷使晶粒有足够时间生长，因此晶粒较大。

共晶铝硅组织结构特点

共晶铝硅组织结构特点1.引言1.1 概述概述：共晶铝硅是一种重要的金属材料，具有特殊的组织结构特点。

其组织结构由铝基体和硅颗粒组成，两者以共晶方式相互固溶，形成一种特殊的共晶结构。

共晶铝硅具有良好的力学性能和导热性能，因此广泛应用于各个领域。

本文将从共晶铝硅的组成和形成机制两方面进行探讨。

首先，将介绍共晶铝硅的基本构成，主要包括铝基体和硅颗粒的特点和成分。

其次，将详细阐述共晶铝硅的形成机制，包括共晶过程中的相变规律和结晶行为。

通过对共晶铝硅的组成和形成机制的深入研究，可以更好地理解共晶铝硅的结构特点及其相关性能。

最后，对共晶铝硅的结构特点进行总结，并展望其在未来的应用前景。

共晶铝硅由于其特殊的结构和性能，在各个领域具有广阔的应用前景，如航空航天、汽车制造、电子设备等。

随着科学技术的不断发展和进步，共晶铝硅材料的应用前景将更加广阔，为各行各业的发展带来更多机遇和挑战。

通过本文的研究，可以更全面地了解共晶铝硅的组织结构特点，为相关领域的研究和应用提供参考，并为其进一步的研究和开发提供指导。

共晶铝硅材料的研究不仅具有学术上的重要价值，同时也对工业生产和技术创新起到积极推动作用。

1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章的结构如下所示：第一部分为引言，主要包括概述、文章结构和目的。

第二部分为正文，主要包括共晶铝硅的组成和共晶铝硅的形成机制。

第三部分为结论，主要包括对共晶铝硅的结构特点总结和对共晶铝硅的应用前景展望。

通过以上结构的安排，本文将全面介绍共晶铝硅的组织结构特点，从共晶铝硅的组成和形成机制的角度进行分析和探讨。

最后，通过总结共晶铝硅的结构特点和展望共晶铝硅的应用前景，为读者提供一个综合了解共晶铝硅的全面视角。

1.3 目的本文旨在深入研究共晶铝硅的组织结构特点，探讨其形成机制，并对其在实际应用中的潜力进行展望。

首先，我们将通过对共晶铝硅的组成进行分析，了解其由铝和硅两种元素组成的特点，以及不同比例下的组成变化。

冷却速度对Mg_2Si增强过共晶Al_Si合金组织与性能的影响

t = A (ΔT) - n 式中 A 与 n 为常数。计算回归曲线得其方程为 :
t = 76. 767 (ΔT) - 2. 1006 当液态金属冷却速度增大 ,过冷度增大 ,形核数目增加 ,晶粒得到细化 ,等轴晶区扩大 ,当增加到一定程度时 ,得到完全的等轴晶组织。文献[ 8 ]指出 ,冷却速度是影响基体凝固组织的主要因素。因为冷却速度的大小 ,将影响液态合金的过冷度的大小 ,从而影响到液态合金的形核率 ,最终影响到基体组织晶粒尺寸的大小。根据液态金属凝固理论可知 ,金属结晶的实际过冷度不是固定的 ,而是随着冷却速度的减小而减小。晶核的临界半径随过冷度的减小成反比的增加。随过冷度的减小 ,液相中可作为自发晶核的晶胚数目逐渐减少 ,因而结晶后的晶粒也逐渐粗化。另外 ,由于铸造时冷却速度较快 ,铸锭或铸件不可能得到完全平衡状态。从图 1 ( b) ～ ( d) 看 ,冷却速度对过共晶 Al2Si 合金初晶 Si 粒度的影响较大。通常 , 冷却速度越大 ,凝固速度越大 ,共晶 Si 的相间距越小 , 共晶 Si 越细小 ,即组织越细。因为 ,过共晶 Al2Si 合金的结晶温度范围较宽 ,如果冷却速度不够 ,液相中的初晶 Si 有条件充分生长 ,在此情况下 ,即使经过细化变质处理 ,初晶 Si 细化效果也不好。 2. 2 冷却速度对稀土变质处理效果的影响稀土变质剂的不足之处是对冷却温度敏感[9] ,冷却速度快 , 变质效果好 , 当冷却速度低于 32 ℃/ min 时 ,则变质作用不足。张启运曾认为 Y 不能使 Al2Si 共晶合金变质[10] ,但是 ,在他随后的实验中 ,由于提高了冷却速度也收到了一定的变质效果。实验结果表明 ,冷却速度影响着变质处理效果 ,即变质剂都必需在一定冷却速度下才具有变质能力 ,这一定变质冷却速度称为“变质临界冷却速度 Vc”。Pr 具有中等变质能力 ,其 Vc ≤70 ℃/ min ,如果体系冷却速度低于此值 , 变质元素无论浓度多大均不能产生变质作用 ,即在较低冷却速度下 ,即使变质剂加入量远远超过正常变质含量时 ,仍然得不到变质组织 ,如图 1 ( b) 所示。当冷却速度比较低时 ,经变质细化处理后的增强相体积分数比未经变质细化处理的高 ,例如 : M1 中 Mg2 Si 体积分数约为 14. 6 % , 而 M0 中 Mg2 Si 体积分数约为 12. 7 % ;当冷却速度比较高时 ,经变质细化处理后的增强相体积分数则比未经变质细化处理的低 ,如 M3 中增强相 Mg2 Si 体积分数约为 10. 9 %。同时 ,当 Mg2 Si 体积分数急剧降低时 ,Mg2 Si 颗粒的平均粒径也显著降低。金相组织观察表明 ,稀土变质处理对在金属型

浇注温度和压射速度对Al-30Si压铸组织和力学性能的影响

30MPa，表 1 中的压射比压是压铸后显示的实际工作压力。
2 试验结果与分析
2． 1 浇注温度对压铸组织的影响图 1 是在不同浇注温度下的压铸组织，由初生
硅和共晶组织组成。黑色大块状的是初生硅，白色的枝晶是 α － Al，弥散的 α － Al 周围的黑色部分是共晶硅。从图 1 可以看出，浇注温度对于铸态组织
·56·
·轻合金及其加工·
轻金属
2011 年第 10 期
浇注温度和压射速度对 Al － 30Si 压铸组织和力学性能的影响
张威1 ，阎峰云1，2 ，牟余江1 ，杨群英1
（ 1．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州 730050； 2．兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室，甘肃兰州 730050）
从图 2 可以看出，随着浇注温度的升高，合金的抗拉强度增大。特别是温度从 780℃ 升高到 820℃ 时，抗拉强度出现了大幅度的增加，而从 820℃ 升高到 860℃ 时抗拉强度却变化不大，这和初生硅的尺寸关系比较大。组织中存在的形状各异、尺寸粗大的初生硅严重地割裂了基体组织，同时硅相作为组织中的脆性相，本身强度并不高，并且在初生硅的尖角处、棱角处都容易产生应力集中。所以此时初生硅的尺寸主导着抗拉强度的大小。
从图 4 中可以看出，合金的抗拉强度随着压射速度的增加，呈现出了先增大后减小的趋势，最大值为 217N / mm2 出现在压射速度为 4m / s 时。这主要是因为开始随着压射速度的增加，压射比压也在增加，可提高铸件内部组织的致密性，使铸件内微小孔隙或气泡被压缩，孔隙率减小的缘故。此外，压射速度的增加，合金熔体的冷却速率加快，抑制了初生硅相的长大出现了大量的颗粒状的初生硅相，同时也使 α － Al 分布更均匀，这对提高合金的力学性能有明显作用。但当压射速度进一步增加时，型腔中气体来不及排出，造成卷气，且卷入的气体在合金液内形成一个反向气压，不利于液体的补缩，因而容易形成大量的气孔、缩孔和缩松等缺陷。压射速度越大，则卷气越严重，使得压铸件的致密度减小。气孔或缩松增多使得压铸件的性能下降。

冷却速度对复杂铝合金铸件组织的影响

本研究针对复杂ZL101合金铸件，通过在铸件中放置冷铁来控制其冷却速度，从而改善组织，提高性能，为实际生产提供指导。
1 试样制备与方法
本试验铸件所采用原材料是ZL101铝合金。用石墨坩埚在电阻炉中进行ZL 101铝锭熔炼，熔炼温度为 740 待铝锭完全熔化后加入 AI- 1 0 % Sr中间合金进行变质处理，变质温度740 1 ，变质时间30 min。变质完成后进行吹氮精炼，待温度降到700 t 后静置2 min, }觉拌撇渣后浇入砂型型腔。浇注后的合金主要成分（实测值）见表 1。
中图分类号：TGI46.21 文献标识码： A 文章编号：1001-4977(2020) 01-0040-06基金项目：内蒙Fra bibliotek自治区科技重大专
项（R Z 1800008226 ) ;
内蒙古科技计划项目
( RZ1800008229 ) 。
收稿曰期：
2019-07-08收到初稿， 2019-09-08收到修订稿。
4 、B 、C1、D四区域在凝固过程中二个阶段的平均冷却速度，如图 4 所示。从图 4 中可以看出，合金液在液相区冷却速度较大，其中 4 部位冷却速度最大，达到了 15.0 t /s左右，而D部位冷却速度最小为5.7 T：/S 左右。由于/I部位壁厚只有〗〇mm, 金属液散热较快，急冷效果较大，冷铁的放置进一步增大了急冷效果，所以此时合金液冷却速度最大；C和D部位的壁厚都为 29 mm, C部位放置有冷铁，相较于 D部位冷却速度增大了2 T /s左右。随着温度的降低，合金液与砂型的温差减小，且合金液释放结晶潜热使冷却速度降低，糊状区/I部位由于壁厚较小且有冷铁的置入，相较于fi、

激冷作用对ZLSi7Cu2Mg合金组织及性能的影响

采用不同厚度冷铁对不同壁厚ZLSi7Cu2Mg合金铸件激冷后的金相组织及力学性能进行实验研究。

结果表明，凝固速度对铝合金材料金相组织中α枝晶及共晶硅颗粒形状和大小有
明显影响，细密的α枝晶和比较圆整的共晶硅颗粒可使铝合金获得很好的抗拉强度以及伸长率；随着冷铁厚度的增加，距离冷铁越近的位置，获得的金相组织越
细密，力学性能越好；对于ZLSi7Cu2Mg合金而言，冷铁的激冷距离不会随冷铁厚度的增加而持续增强。

对于ZLSi7Cu2Mg合金%激冷作用对力学性
能的影响很明显，如20mm 厚冷铁，其抗拉强度增加了36%，伸长率增加了480%。

对ZLSi7Cu2Mg合金而言，冷铁的激冷作用距离不会随冷铁厚度的增加而持续增强，冷铁厚度超过30mm 时，激冷作用不会相应提高。

铝合金固溶冷却速度要求

铝合金固溶冷却速度要求1.引言1.1 概述概述铝合金固溶是一种重要的热处理工艺，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。

在铝合金固溶过程中，冷却速度的要求对最终的产品性能和质量有着重要的影响。

固溶冷却速度是指在固溶过程中，将经过加热处理的铝合金快速冷却至固溶温度以下的速度。

冷却速度的快慢与固溶后的晶粒尺寸、相成分分布和材料的力学性能有着密切的关系。

一般而言，快速冷却可以得到细小均匀的晶粒，并且有利于提高材料的强度和硬度。

然而，铝合金固溶冷却速度的要求并不是越快越好，而是需要根据具体的合金组成和应用要求来确定。

过快的冷却速度可能导致晶粒长大不均匀，产生晶界偏聚，从而降低材料的塑性和韧性。

因此，在确定固溶冷却速度时，需要综合考虑合金的相组成、硬化机制以及最终产品的使用环境等因素。

本文将分析铝合金固溶冷却速度的影响因素，探讨合适的冷却速度范围，旨在为铝合金固溶热处理提供科学依据，以提高铝合金产品的性能和质量。

此外，还将展望未来的研究方向，以期在铝合金固溶领域取得更深入的理论和实践成果。

1.2文章结构1.2 文章结构本文将围绕铝合金固溶冷却速度的要求展开讨论。

文章分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，我们将对铝合金固溶和冷却速度进行概述。

首先，我们将简要介绍铝合金固溶的意义，包括其在工业和科学领域中的应用。

随后，我们将说明文章结构和各部分内容的安排，为读者提供整篇文章的大致框架。

最后，我们将明确本文的目的，即探讨铝合金固溶冷却速度的要求，并提出未来研究的方向。

在正文部分，我们将深入探讨铝合金固溶冷却速度的影响因素。

首先，我们将介绍铝合金固溶过程中的冷却速度对材料性能的影响，包括材料的晶体结构和力学性能等方面。

接着，我们将详细讨论固溶冷却速度的主要因素，如冷却介质的选择、冷却温度和时间等。

通过对这些因素的研究，我们可以更好地了解控制铝合金固溶冷却速度的关键点，为工业生产和科学研究提供指导。

最后，在结论部分，我们将总结本文的主要观点，并提出铝合金固溶冷却速度的要求。

电磁铸造冷却速度对铸锭质量的作用规律

第2期2021年4月No.2April，2021在电磁模铸过程中，冷却速度会直接影响合金熔体中的温度场分布和磁场的作用时间，同时，对铸锭的表面质量和缩孔缩松现象有严重影响。

不同的冷却速度会影响磁场的作用效果，因此，探讨冷却条件对于电磁模铸工艺的影响是很有必要的[1]。

据相关文献可知[2-3]，在合金凝固的过程中施加行波磁场，熔体的黏度随固相率的增加而增加，特别是当固相率超过某一临界值时，熔体的黏度开始迅速增加。

凝固过程中，熔体的固相率由液固两相体的温度决定，可以通过Scheil 方程，将温度换算成固相率的函数。

在熔体凝固过程中，冷却速度随着熔体温度降低，这种关系函数随之发生改变。

在凝固过程中，随着温度的降低，熔体的固相率不断增加，当固相率达到0.4时，熔体的黏度将急剧增加，下式为黏度f s 和固相率之间的关系：ηa =Aexp （Bf s ）η，式中：A ，B 均为系数。

合金熔体黏度的大小决定于熔体中固相率的大小，而合金熔体固相率的大小又与熔体内部的温度息息相关。

由此可知，在凝固过程中，合金熔体的冷却速度会严重影响行波磁场对于铸锭凝固过程的控制和改善作用，进一步影响行波磁场对于产品质量的改善效果。

因此，探讨冷却条件对于电磁模铸工艺的影响是很有必要的。

1 实验方法本实验选用的铝锭为Al-5%Cu 合金，该合金是一种固溶型合金，常温下，由α相和析出的CuAl 2共同组成。

实验分别研究了空冷条件下（0.28 K/s ）、水冷条件下（0.47 K/s ）以及快速冷却条件下（0.78 K/s ）磁场对于铸锭质量的影响。

试样宏观组织图片如图1所示。

本实验微观组织的观察方法如下：将图1的宏观组织的试样切成如图1方框所示的上、中、下3块区域。

将这3块小样经过400#、800#、1200#、1500#、2000#、2500#和3000#砂纸水磨，然后用1 μm 的抛光剂在MP-2C 金相试样磨抛机上抛光，用酒精清洗干净后，先用稀盐酸（1%HCl 溶液）简单擦拭试样表面，去除试样表面氧化膜，再采用科尔试剂，对试样表面进行腐蚀，腐蚀时间为5~10 s ，腐蚀完毕后，迅速用酒精清洗并吹干。

冷却速度对共晶铝硅合金凝固组织形态的影响

第21卷第4期辽宁工学院学报V o l.21　N o.4 2001年8月JOU RNAL O F L I A ON I N G I N ST ITU T E O F T ECHNOLO GY A ug.2001①文章编号:100521090(2001)0420040203冷却速度对共晶铝硅合金凝固组织形态的影响曹丽云1,刘兴江1,杨晓平1,陈淑英1,王建中2(1.辽宁工学院材料与化学工程系,辽宁锦州　121001;2.辽宁工学院科技处,辽宁锦州　121001)摘　要:研究了在金属型、湿砂型和预热干砂型等不同冷却条件下,共晶铝硅合金中硅相的凝固组织形态,结果表明,随着冷却速度的增加,共晶组织最终的硅的形态由粗而长的针片状变为丛簇纤维状。

分析认为,冷速改变而导致的共晶硅组织形态改变的原因在于Α-A l相先于形核生长,导致剩余液相中硅原子浓度升高,从而改变了铝硅共晶合金的凝固组织形态。

关键词:铝硅合金;共晶;凝固组织形态中图分类号:T G166.3 文献标识码:BI nf luences of Cool i n g Velocity on Eutecti c A lu m i n u m-sil i conA lloy Sol i di f i cati on Organ i zati on ShapeCAO L i2yun1,L I U X ing2jiang1,YAN G X iao2p ing1,CH EN Su2ying1,WAN G J ian2zhong2(1.M aterial&Che m ical Engineering D ep t.of L iaoning Institute of Technol ogy,J inzhou121001,China;2.Science&Technol ogyD ep t.of L iaoning Institute of Technol ogy,J inzhou121001,China)Key words:alum inum2silicon all oy;eutectic crystal;s o lidificati on o rgan izati on shapeAbstract:T he paper studies silicon phase s o lidificati on o rgan izati on shapes in eutectic alum inum2silicon all oy under differen t coo ling conditi on s of m etal,w et sand and p reheating dry sand as coo ling m edia.T he results show that the silicon shape changes from gro ss and l ong needle sheet shapes to bush fo r m tufted ones as the coo ling vel ocity increasing.T he reas on s of eutectic silicon o rgan izati on shape varying w ith the coo ling vel ocities altering are analyzed fo r theΑ2A l phase grow ing p ri o r to the grow ing of shape co rn,w h ich leads to silicon atom ic con sistency rising in the residual liquid phase,therefo re, eutectic alum inum2silicon all oy s o lidificati on o rgan izati on shapes are altered. A l2Si合金是重要的工业合金之一,A l2Si合金具有优异的铸造性能,良好的力学性能与物理化学性能。

铸造工艺参数对铸锭质量的影响

铸造工艺参数对铸锭质量的影响部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑铸造工艺参数对铸锭质量的影响1、冷却速度对铸锭质量的影响冷却速度指铸锭的降温速度，又称冷却强度，用单位时间内下降的温度来表示，常用单位是℃/s。

但在实际生产中，这个单位不便于控制，由于在既定条件下，各种工具和工艺条件都是预先确定的，因此生产现场多采用冷却水压或冷却水流量作为冷却速度的度量。

在连续铸造过程中，铸锭内各点在同一时刻的冷却速度以及同一点在不同时刻的冷却速度都是变化的。

b5E2RGbCAP(1>冷却速度对铸锭组织的影响在直接水冷半连续铸造时，随着冷却强度的增加，铸锭结晶速度提高，熔体中溶质元素来不及扩散，过冷度增加，晶核增多，因而所得晶粒细小；同时，过渡带尺寸缩小，铸锭致密度提高，减小了疏松倾向。

此外提高冷却速度，还可细化一次晶化合物尺寸，减小区域偏析的程度。

p1EanqFDPw 铸模的导热条件是显著影响铸锭组织的重要因素，尤其是边缘部位的组织。

图1示出了扁铸锭中枝晶网尺寸分布情况：A是铸模中金属水平高的情况；B是铸模中金属水平低的情况；C是电磁铸造的，金属不和铸模接触，完全依靠喷射到铸锭上的水流把热量带走。

DXDiTa9E3d图1在不同水平铸造或电磁铸造的扁锭中的IPP分布情况(2>冷却速度对铸锭力学性能的影响。

冷却速度是决定铸锭力学性能的基本因素。

通常，随冷却速度增大，铸锭的平均力学性能得到提高。

冷却速度的这种作用主要是由下面两个原因引起的：一是随冷却速度增大，铸锭结晶速度提高，晶内结构细化；二是随冷却速度增大，铸锭过渡带尺寸缩小，铸锭致密度提高。

此外，提高冷却速度，还可细化一次晶化合物的尺寸，减小区域偏析的程度。

RTCrpUDGiT但是，合金成分不同，冷却速度对铸锭力学性能影响的程度是不一样的，对变形铝合金而言，大致可分为四个基本的类型：第一类是在所有温度下(从室温到熔点>均呈单相的合金，如各种牌号的高纯铝、工业纯铝、5A66、7A01等。

冷却时间对X80钢焊接热影响区粗晶区组织及性能的影响

由于x80钢是低碳微合金设计组织中含有多种合金元素因此各个合金元素对组织的相变都将会产生一定的影响cnmnni等是扩大相区元素能够增加奥氏体组织的稳定性材料中含有较多的mnni等合金元素可以扩大相区使相变温度降低到更低的温度相变具有更大的过冷度临界形核功降低形核所需临界晶核半径减小增加形核率同时由于温度的降低扩散系数减小元素只能短程扩散而聚集形成细小弥散分布的碳氮化合物扩组元尺寸较小轮廓圆滑时对铁素体晶粒约束度较小当析出相附近产生的微裂纹扩展至铁素体时铁素体晶粒在自由变形过程中可激活多个滑移系分散应力避免应力集中进而使裂纹尖端产生钝化最终以延性方式断裂10由于含有timonbv等碳氮化合物形成元素能够在基体中形成细小弥散的碳氮化合物具有析出相强化作用这些化合物在基体发生固态相变的过程中依然具有重要作用在加热过程中由于形成的化合物稳定性高溶解温度相对较高它可以阻止晶界在加热过程中发生扩散迁移防止晶粒长中形成弥散细小的nbv等化合物强化基体阻碍基体中元素的扩散延迟相变并起到形核核心的作用
Nb 0. 08
Cu
Ti
B
Fe
0. 15 0. 014 0. 0001 Bal．
2 结果及分析
2. 1 显微组织分析由图 1（ a）可知，X80 钢原始组织为细小的针状
铁素体组织，仍保留轧制的痕迹，原奥氏体晶粒沿轧制方向被拉长。焊接热模拟得到的不同 t8/5粗晶区组织如图 1（ b）、1（ c）、1（ d）、1 （ e）、1 （ f）所示。通过热模拟得到的焊接热循环粗晶区组织与母材原始组织相比，发生了较为显著的变化，晶界明显，晶粒显著长大，组织类型和分布也发生了变化。
热模拟粗晶区组织在－ 20 ℃ 条件下的冲击功如图 2 所示。由图 2 可知，X80 钢粗晶区组织冲击功随冷却时间 t8/5的增大而先增大后减小。粗晶区组织在 t8/5 = 7 s 时具有最高冲击功，冲击功为 262 J，与母材的原始冲击功 320 J 相比，只是母材的 79% ，下降了 21% ，韧性显著降低。冷却时间 t8/5 = 16 s 时，粗晶区组织的冲击功仅为 133 J，冲击功最小，只有原始组织的 41% ，比 t8/5 = 7 s 时粗晶区组织冲击功低129 J，韧性较差。当 t8/5 = 4 s 时，组织的冲击功为 231 J，由于热输入小，材料冷却速度快，材料的高温停留时间短，所以晶粒长大程度不大，与 t8/5 = 16 s 相比，晶粒

不同冷却条件和B含量对近共晶Al_13_0_Si合金凝固组织的影响

不同冷却条件和B含量对近共晶Al- 13.0%S i合金凝固组织的影响席晓, 王慧萍, 张敏, 廖恒成摘要: 研究了约2 ℃/s和10 ℃/s冷却条件下, Al-3B中间合金不同加入量对近共晶Al-13.0%Si合金微观组织的影响。

验结果表明, 两种冷却条件下,B的加入都能够细化近共晶铸造Al-13.0%Si合金,并在一定程度上抑制初生相析出, 促进共晶体形成; 但在冷速增大的情况下, 细化效果更加显著, 对初生相的抑制也更为明显。

未加B条件下, 增大冷速有利于枝晶的形成; 在较低冷速条件下, B的加入及含量的提高并不能使初生&相由树枝晶转变为等轴晶, 但较大的冷速使得这一转变非常明显。

B加入后, 形核温度T N大大升高, 凝固方式由未加B时从型壁向试样中心的近似逐层凝固转变为加B后在整个试样范围内同时大量形核生长。

分析认为B的加入为共晶体的形核提供了大量形核基底, 导致共晶组织的细化和初生相的减少, 增大冷速激发了更多潜在的形核核心, 从而提高了B的细化效果和对初生相的抑制作用。

关键词: 铝硅合金; 显微组织; 形核; 冷速中图分类号: TG146.2+1; TG21; TG244+.3 文献标识码: A 文章编号: 1001- 4977 ( 2007) 08- 0789- 05 Effe c ts of Cooling Ra t e a n d B Conte n t on the Micros t ructureof Ne a r-Eute c tic Al-13.0%S i AlloyXI Xia o, WA NG Hui-pi ng, ZHANG Mi n, LIAO He n g-c he n g( S c hool of Ma te ria l S c ie nc e a nd E ngine e ri ng, S ou the a s t Unive rs i ty, Na nji ng 211189, J ia ngs u, Ch ina) Abs tra c t: The in flu e nc e of c ool i ng ra te a nd B c on te nt on the m ic ros truc ture of ne a r e ute c ti c A l-13.0wt% S i a ll oys ha s be e n inve s tiga te d, whe re a s the a ve ra ge c ool i ng ra te s of m e l t pri or to s olid ific a ti o n we re a bout 2 ℃/s a nd 10 ℃/s . The re s ul ts s howe d tha t un de r both c ool i ng c ond itio ns , a ddi ti on of boronre s u lte d i n re fine m e nt of e ute c ti c a nd s uppre s s i on of the prim a ry pha s e s . Wi th inc re a s e d cool i n g ra te , the re fine m e nt of e ute c ti c a nd the s uppre s s i on of the prim a ry pha s e s we re e nha nc e d. Whe n B wa s not a dde d, hi gh c ool i ng ra te condi ti on pro m o te d the !-Al de n drite s fo rm a ti on. Unde r l ow c ool i n g ra te , the i ntroduc ti on of B di dn't c a us e a tra n s i ti on from c olu m na r to e qua le d, a nd howe ve r, unde r a hi gh c ool i ng ra te , thi s tra n s i ti on i s ob vio us . Afte r the a ddi ti on of B, the nuc le a ti on te m pe ra ture T N a s c e nde d, the nuc le a ti on m ode c ha nge d a ppa re ntl y from nuc le a ti on m ode of from the wa l l towa rds the c e ntre wi thout B a ddi ti on to a nuc le a ti on m ode tha t the e ute c ti c nuc le a te d e ve nl y throughout the s a m pl e wi th B a d de d. It c a n be c onc lu de d tha t a ddi ti on of B a ffords a gre a t nu m be r of nucl e i for e ute c ti c s olid ific a ti on, a nd, a s a re s ul t, the e ute c ti c be c om e re fine d. Highe r c ool i ng ra te wil l m a kem ore nuc le i a c tiva te d, s o the re fine m e nt of e ute c ti c i s a dva nc e d.Ke y words : Al-S i a ll oy; m ic ros truc tu re ; nuc le a ti on; c ool i ng ra te在铸造铝硅合金中, !-Al 相有较好的塑性, Si 相性硬而脆, 为了改善硅相形态对铸态合金塑性的不利影响, 通常要对含硅量较高的铝硅合金熔体进行变质处理。

Sr对Al_13_Si合金共晶凝固冷却曲线特征温度的影响

S r 对Al- 13%S i 合金共晶凝固冷却曲线特征温度的影响姜云峰, 廖恒成, 孙国雄, 丁历( 东南大学材料科学与工程系, 江苏南京210096)摘要: 在冷却速度约为2 ℃/s条件下, 考察了不同Sr量对Al-13%Si合金共晶凝固冷却曲线特征温度的影响。

结果表明,随着Sr含量增加, 形核温度T N、再辉前最低温度T M与再辉温度T G降低, 共晶过冷度!T E增加, 共晶团细化; 分析认为, Sr 的加入改变了α-Al+Si共晶体的形核和生长, 一方面, 使T N与T M值下降, 在凝固过程中, 形核过冷度显著增大, 因而潜在的形核基底被激活, 导致形核率提高, 共晶体晶粒数增多, 另一方面, "T E = T E- T G( T E为共晶反应平衡温度) 增大, 表明Sr抑制了共晶体的生长。

二者的共同作用导致共晶团细化。

关键词: 铝硅合金; 凝固; 温度曲线; 共晶团; 锶中图分类号: TG136+.1; TG146.2+1 文献标识码: A 文章编号: 1001- 4977 ( 2006) 09- 0933- 04 The Effe c ts of S r on the Cha r a cte r is t ic Te m p e r a t ure s of theCooling Curve of Al-13%S i Alloy During Eute c tic S o lidifica t ion J IA NG Yu n-fe n g, LIA O He n g-c he n g, S UN Guo-xi ong, DING Li ( De pa rtm e nt of Ma te ria l S c ie nc e a nd E ngine e ri ng, S outh e a s t Un ive rs i ty, Na nji ng 210096,J ia n gs u, China)Abs tra c t: The influe nc e of the a ddi ti on of s tronti um i n A l-13% S i a l l oy on the c ha ra c te ris ti cte m pe ra ture of the e ute c ti c re a c ti on wa s inve s tiga te d, whe re a s the a ve ra ge c ool i ng ra te of the m e l t pri or to s olid ific a ti on wa s a bout 2 ℃/s . The re s ul t s howe d tha t the a ddi ti on of s tronti um re s ulte d i n a de c re a s e of the nuc le a ti on te m pe ra ture , T N, the m in im um te m pe ra ture pri or to re c a le s c e nc e,T M a nd the growth te m pe ra tu re , T G. It wa s thought tha t the a ddi ti on of s tronti um c ha nge d the m ode of the nuc le a ti on a nd growth of the e ute c ti c (α-Al+S i). On the one ha nd, i t le d to a c ons ide ra b l e de c re a s e of T N a nd T M, a nd he nc e the re wa s a re m a rka bl e inc re a s e i n the unde rc ool i n g of the nuc l e a ti on of the e ute c ti c, whi c h c a us e d a gre a t num be r of pote n tia l n uc le a ti on s ubs tra te s be a c tiva te d, s o the nuc le a ti ng ra te wa s inc re a s e d. On the oth e r ha nd, the inc re a s e d unde rc ool i ng, #T E=T E- T G ( T E, the e qui li bri um te m pe ra ture of the e ute c ti c re a c ti on) , wi th the a ddi ti on of s trontium , i ndi c a te d the growth of the e ute c ti c wa s re s tra ine d. The c om bina ti on of the a bove two role s of s tronti um re s ulte d i n the re fine m e nt of the e ute c ti c c e lls .Ke y words : Al-S i a ll oy; s olid ific a ti on; te m pe ra ture c urve ; e ute c ti c c e l l; s tronti um近共晶成分的铝硅合金具有优异的铸造性能、耐蚀性和可焊性及低的热膨胀系数, 在机械工业、汽车工业、航空与军事工业中有着广阔应用前景[1]。